3.理想气体的状态方程ppt课件

1、高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件3.理想气体的状态方程理想气体的状态方程1;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件2;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件3;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件4;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件一、理想气体一、理想气体1定义：定义：在任何温度任何在任何温度任何 下都严格遵从三个下都严格遵从三个 的气的气体体2理想气体与实际气体理想气体与实际气体定律定律压强压强实验实验5;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件3理想气体的分子模型理想气体的分子模型(1)分子本身的大小和它们之间的距离相比较可忽略不计

2、分子本身的大小和它们之间的距离相比较可忽略不计(2)理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力，故无理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力，故无 ，一定质，一定质量的理想气体内能只与量的理想气体内能只与 有关有关【特别提醒特别提醒】理想气体是一种理想化的模型，是对实际气体的科学抽象理想气体是一种理想化的模型，是对实际气体的科学抽象分子势能分子势能温度温度6;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件二、理想气体的状态方程二、理想气体的状态方程1内容：内容：一定一定质量质量的某种理想气体，在从一个状态的某种理想气体，在从一个状态(p1、V1、T1)变化到另一变化到另一个状态个状态(p

3、2、V2、T2)时，尽管时，尽管p、V、T都可能改变，但是都可能改变，但是 跟体积跟体积(V)的乘积与的乘积与 的比值保持不变的比值保持不变压强压强(p)温度温度(T)7;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件8;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件一、对一、对“理想气体理想气体”的理解的理解1宏观上宏观上理想气体是严格遵从气体实验定律的气体，它是一种理想化模型，是对实际气体理想气体是严格遵从气体实验定律的气体，它是一种理想化模型，是对实际气体的科学抽象的科学抽象2微观上微观上(1)理想气体分子本身的大小可以忽略不计，分子可视为质点理想气体分子本身的大小可以忽略不计，分子可视

4、为质点(2)理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力，故无分子势能，理想气体理想气体分子除碰撞外，无相互作用的引力和斥力，故无分子势能，理想气体的内能等于所有分子热运动动能之和，一定质量的理想气体内能只与温度有关的内能等于所有分子热运动动能之和，一定质量的理想气体内能只与温度有关9;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件【特别提醒特别提醒】(1)一些不易液化的气体，如氢气、氧气、氮气、氦气、空气等，一些不易液化的气体，如氢气、氧气、氮气、氦气、空气等，在通常温度、压强下，它们的性质很近似于理想气体，把它们看作理想气体处在通常温度、压强下，它们的性质很近似于理想气体，把它们看作理想气

5、体处理理(2)对一定质量的理想气体来说，当温度升高时，其内能增大对一定质量的理想气体来说，当温度升高时，其内能增大10;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件 关于理想气体的性质，下列说法中正确的是关于理想气体的性质，下列说法中正确的是()A理想气体是一种假想的物理模型，实际并不存在理想气体是一种假想的物理模型，实际并不存在B理想气体的存在是一种人为规定，它是一种严格遵守气体实验定律的气体理想气体的存在是一种人为规定，它是一种严格遵守气体实验定律的气体C一定质量的理想气体，内能增大，其温度一定升高一定质量的理想气体，内能增大，其温度一定升高D氦是液化温度最低的气体，任何情况下均可视为理

6、想气体氦是液化温度最低的气体，任何情况下均可视为理想气体11;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件解析：解析：答案：答案：ABC选项选项个性分析个性分析A、B正确正确理想气体是在研究气体性质的过程中建立的一种理想化模型，现实理想气体是在研究气体性质的过程中建立的一种理想化模型，现实中并不存在，其具备的特性均是人为规定的中并不存在，其具备的特性均是人为规定的C正确正确对于理想气体，分子间的相互作用力可忽略不计，也就没有分子势对于理想气体，分子间的相互作用力可忽略不计，也就没有分子势能，其内能的变化即为分子动能的变化，宏观上表现为温度的变化能，其内能的变化即为分子动能的变化，宏观上表现为

7、温度的变化D错误错误实际的不易液化的气体，只有在温度不太低、压强不太大的条件下实际的不易液化的气体，只有在温度不太低、压强不太大的条件下才可当成理想气体，在压强很大和温度很低的情况下，分子的大小才可当成理想气体，在压强很大和温度很低的情况下，分子的大小和分子间的相互作用力不能忽略和分子间的相互作用力不能忽略12;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件【反思总结反思总结】对物理模型的认识，既要弄清其理想化条件的规定，又要抓对物理模型的认识，既要弄清其理想化条件的规定，又要抓住实际问题的本质特征，忽略次要因素，运用理想化模型知识规律，分析解住实际问题的本质特征，忽略次要因素，运用理想化模型

8、知识规律，分析解决问题决问题13;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件二、理想气体状态方程的推导二、理想气体状态方程的推导一定质量的某种理想气体由初态一定质量的某种理想气体由初态(p1、V1、T1)变化到末态变化到末态(p2、V2、T2)，因气，因气体遵从三个气体实验定律，我们可以从三个定律中任意选取其中两个，通过体遵从三个气体实验定律，我们可以从三个定律中任意选取其中两个，通过一个中间状态，建立两个方程，解方程消去中间状态参量便可得到理想气体一个中间状态，建立两个方程，解方程消去中间状态参量便可得到理想气体状态方程组合方式有状态方程组合方式有6种，如图所示种，如图所示14;.高中物

9、理选修高中物理选修3-33-3课件课件15;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件 内径均匀的内径均匀的L形直角细玻璃管，一端封闭，一端开口竖直向上，用水银柱形直角细玻璃管，一端封闭，一端开口竖直向上，用水银柱将一定质量空气封存在封闭端内，空气柱长将一定质量空气封存在封闭端内，空气柱长4 cm，水银柱高，水银柱高58 cm，进入封闭端长，进入封闭端长2 cm，如图所示，温度是，如图所示，温度是87 ，大气压强为，大气压强为75 cmHg，求：，求：(1)在图示位置空气柱的压强在图示位置空气柱的压强p1.(2)在图示位置，要使空气柱的长度变为在图示位置，要使空气柱的长度变为3 cm，温度

10、必须降低到多少度？，温度必须降低到多少度？16;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件 答案：答案：(1)133 cmHg(2)5 17;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件三、一定质量的理想气体不同图象的比较三、一定质量的理想气体不同图象的比较18;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件19;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件 一定质量的理想气体，由状态一定质量的理想气体，由状态A变为状态变为状态D，其有关数据如图甲所示，若状，其有关数据如图甲所示，若状态态D的压强是的压强是2104 Pa.(1)求状态求状态A的压强的压强(2)请在图乙中画出该状态变化过

11、程的请在图乙中画出该状态变化过程的pT图象，并分别标出图象，并分别标出A、B、C、D各个状各个状态，不要求写出计算过程态，不要求写出计算过程20;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件 答案：答案：(1)4104 Pa(2)如解析图如解析图21;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件 教材资料分析教材资料分析思考与讨论思考与讨论教材教材P24如图所示，一定质量的某种理想气体从如图所示，一定质量的某种理想气体从A到到B经历了一个等温过程，从经历了一个等温过程，从B到到C经历经历了一个等容过程分别用了一个等容过程分别用pA、VA、TA和和pB、VB、TB以及以及pC、VC、TC表示

12、气体在表示气体在A，B，C三个状态的状态参量，请同学们尝试导出状态三个状态的状态参量，请同学们尝试导出状态A的三个参量的三个参量pA、VA、TA和状和状态态C的三个参量的三个参量pC、VC、TC之间的关系之间的关系22;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件推导过程中要注意：推导过程中要注意：1先要根据玻意耳定律和查理定律分别写出先要根据玻意耳定律和查理定律分别写出pA、VA与与pB、VB的关系及的关系及pB、TB与与pC、TC的关系；的关系；2由于要推导由于要推导A、C两个状态之间的参量的关系，所以最后的式子中不能出现状两个状态之间的参量的关系，所以最后的式子中不能出现状态态B的参量

13、为此，要在写出的两式中消去的参量为此，要在写出的两式中消去pB，同时还要以，同时还要以TA代替代替TB(因为因为AB是是等温过程，两个状态的温度等温过程，两个状态的温度是相等的是相等的)，以，以VC代替代替VB(因为因为BC是等容过程，两个状态的体积是相等的是等容过程，两个状态的体积是相等的)23;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件24;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件25;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件 一定质量的理想气体，处在某一状态，经下列哪个过程后会回到原来的温一定质量的理想气体，处在某一状态，经下列哪个过程后会回到原来的温度度()A先保持压强

14、不变而使它的体积膨胀，接着保持体积不变而减小压强先保持压强不变而使它的体积膨胀，接着保持体积不变而减小压强B先保持压强不变而使它的体积减小，接着保持体积不变而减小压强先保持压强不变而使它的体积减小，接着保持体积不变而减小压强C先保持体积不变而增大压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀先保持体积不变而增大压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀D先保持体积不变而减小压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀先保持体积不变而减小压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀26;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件选项选项D，先，先V不变不变p减小，则减小，则T降低；再降低；再p不变不变V增大，则增大

15、，则T升高；可能实现回到初始升高；可能实现回到初始温度温度综上所述，正确的选项为综上所述，正确的选项为A、D.27;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件解法二：由于此题要经过一系列状态变化后回到初始温度，所以先在解法二：由于此题要经过一系列状态变化后回到初始温度，所以先在pV坐坐标中画出等温变化图线如图，然后在图线上任选中间一点代表初始状态，根标中画出等温变化图线如图，然后在图线上任选中间一点代表初始状态，根据各个选项中的过程画出图线，如图所示，从图线的发展趋势来看，有可能据各个选项中的过程画出图线，如图所示，从图线的发展趋势来看，有可能与原来的等温线相交说明经过变化后可能回到原来的

16、温度选项与原来的等温线相交说明经过变化后可能回到原来的温度选项A、D正确正确28;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件 答案：答案：AD29;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件30;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件 答案：答案：BC31;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件 如图甲所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞厚度不计，在如图甲所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞厚度不计，在A、B两处设有两处设有限制装置，使活塞只能在限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，之间运动，B左面汽缸的容积为左面汽缸的容积为V0，A、B之间的容之间的容积为积为0.1V0.

17、开始时活塞在开始时活塞在B处，缸内气体的压强为处，缸内气体的压强为0.9p0(p0为大气压强为大气压强)，温度为，温度为297 K，现缓慢加热汽缸内气体，直至，现缓慢加热汽缸内气体，直至399.3 K求：求：32;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件(1)活塞刚离开活塞刚离开B处时的温度处时的温度TB；(2)缸内气体最后的压强缸内气体最后的压强p；(3)在图乙中画出整个过程的在图乙中画出整个过程的pV图线图线33;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件34;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件答案：答案：(1)330 K(2)1.1p0(3)如图所示如图所示【反思总

18、结反思总结】应用理想气体状态方程解题的一般思路应用理想气体状态方程解题的一般思路(1)确定研究对象确定研究对象(某一部分气体某一部分气体)，明确气体所处系统的力学状态，明确气体所处系统的力学状态(2)弄清气体状态的变化过程弄清气体状态的变化过程(3)确定气体的初、末状态及其状态参量，并注意单位的统一确定气体的初、末状态及其状态参量，并注意单位的统一(4)根据题意，选用适当的气体状态方程求解若非纯热学问题，还要综合应用力根据题意，选用适当的气体状态方程求解若非纯热学问题，还要综合应用力学等有关知识列辅助方程学等有关知识列辅助方程(5)分析讨论所得结果的合理性及其物理意义分析讨论所得结果的合理性及

19、其物理意义35;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件【跟踪发散跟踪发散】21：如图中，圆筒形容器内的弹簧下端挂一个不计重力的活塞，：如图中，圆筒形容器内的弹簧下端挂一个不计重力的活塞，活塞与筒壁间的摩擦不计，活塞上面为真空，当弹簧自然长度时，活塞刚好能触活塞与筒壁间的摩擦不计，活塞上面为真空，当弹簧自然长度时，活塞刚好能触及容器底部，如果在活塞下面充入及容器底部，如果在活塞下面充入t127 的一定质量某种气体，则活塞下面气的一定质量某种气体，则活塞下面气体的长度体的长度h30 cm，问温度升高到，问温度升高到t290 时气柱的长度为多少？时气柱的长度为多少？36;.高中物理选修高中物

20、理选修3-33-3课件课件 答案：答案：33 cm37;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件 用钉子固定的活塞把容器分成用钉子固定的活塞把容器分成A、B两部分，其容积之比两部分，其容积之比VAVB21，如，如图所示，起初图所示，起初A中空气温度为中空气温度为127 、压强为、压强为1.8105 Pa，B中空气温度为中空气温度为27 ，压强为压强为1.2105 Pa.拔去钉子，使活塞可以无摩擦地移动但不漏气，由于容器壁缓拔去钉子，使活塞可以无摩擦地移动但不漏气，由于容器壁缓慢导热，最后都变成室温慢导热，最后都变成室温27 ，活塞也停住，求最后，活塞也停住，求最后A、B中气体的压强中气体

21、的压强38;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件思路点拨：思路点拨：39;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件40;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件 答案：答案：1.3105 Pa41;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件42;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件43;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件答案：答案：500 K 44;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件45;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件1(2010江苏卷，江苏卷，12A)为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的空气等温压为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体下列图象能正确表示该过程中空气的压强缩，空气可视为理想气体下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积和体积V关系的是关系的是_ 答案：答案：B46;.高中物理选修高中物理选修3-33-3课件课件2如图所示，如图所示，A、B两点代表一定质量